DOI: 10.52150/2522-9117-2023-37-434-446

Кононенко Ганна Андріївна, д.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна.
ТОВ «Адитивні лазерні технології України», вул. Сергія Подолинського 31 б, м. Дніпро, Україна.
ORCID: 0000-0001-7446-4105. E-mail: perlit@ua.fm

Аджамський Сергій Вікторович, Ph. D. (Tech.), головний конструктор, с.н.с., ТОВ «Адитивні лазерні технології України», вул. Сергія Подолинського 31 б, м. Дніпро, Україна.
Інститут транспортних систем і технологій НАН України, вул. Писаржевського, 5, Дніпро, 49000, Україна. ORCID: 0000-0002-6095-8646. E-mail: as@alt-print.com

Подольський Ростислав Вячеславович, Ph. D. (Tech.), н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна.
ТОВ «Адитивні лазерні технології України», вул. Сергія Подолинського 31 б, м. Дніпро, Україна.
ORCID: 0000-0002-0288-0641. E-mail: rostislavpodolskij@gmail.com

Сафронова Олена Анатоліївна, м.н.с., аспірант, Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. ORCID: 0000-0002-4032-4275. E-mail: safronovaaa77@gmail.com

Шпак Олена Адольфівна, м.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна.

Дерягін А. І., інженер-конструктор, ТОВ «Адитивні лазерні технології України», вул. Сергія Подолинського 31 б, м. Дніпро, Україна.

ВНУТРІШНІ ЗАЛИШКОВІ НАПРУЖЕННЯ В АДИТИВНОМУ ВИРОБНИЦТВІ. (ОГЛЯД)

Анотація. Адитивне виробництво (далі – en. АМ) є сучасним комплексом технологій, які дають змогу швидко та якісно створювати вироби з унікальною геометрією, яку неможливо або складно виготовити традиційними способами виробництва. Наразі дослідники приділяють увагу двом великим напрямкам, а саме системам якості АМ та пошуку нових закономірностей у вже доволі відомих матеріалах, що виготовлялися традиційним способом. Внутрішні залишкові напруження в полікристалічних матеріалах класифікують за трьома основними класами, а саме: напруження І роду (макронапруження), ІІ роду (мікронапруження) та ІІІ роду (внутрішньокристалічні залишкові напруження). Накопичення внутрішніх залишкових напружень, що утворились під час процесу виготовлення, в результаті локального нагріву і охолодження (швидкості охолодження від 10³ до 10⁸ К/с) може спричинити пошкодження та можливий вихід з ладу деталей під час експлуатації. Таким чином, зменшення залишкових внутрішніх напружень вважається одним з найбільш актуальних та важливих проблем у галузі АМ. В результаті проведеного аналізу робіт було встановлено, що під час процесу виготовлення деталей за допомогою СЛП фактично характерним є те, що розтягуючі внутрішні напруження розвиваються на поверхнях, які врівноважені стискаючими внутрішніми напруженнями в об’ємі. Так як дослідження проводились на зразках простої форми, то отримані результати важко співставляються до деталей виробів складної геометричної форми, що мають істотні зміни геометричних розмірів по перерізу.

Ключові слова: адитивне виробництво, внутрішні залишкові напруження, мікроструктура, термічні напруження, СЛП- технологія.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-37-434-446

Посилання для цитування: Внутрішні залишкові напруження в адитивному виробництві. (Огляд) / Г. А. Кононенко, С. В. Аджамський, Р. В. Подольський, О. А. Сафронова, Е. А. Шпак, А. І. Дерягін // Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2023. Вип. 37. С. 434-446. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-37-434-446

Перелік посилань

1. Adjamskiy S., Kononenko G., Podolskyi R., Badyuk S. Implementation Of Selective Laser Melting Technology In Ukraine. Kyiv: Naukova Dumka. 2022. 116 p. https://doi.org/10.15407/978-966-00-1856-3
2. Fu D., Li X., Zhang M., Wang M., Zhang Z., Qu S. Influence of Effective Laser Energy on the Structure and Mechanical Properties of Laser Melting Deposited Ti6Al4V Alloy. Materials (Basel). 2020. 13(4). Р. 962. https://doi.org/10.3390/ma13040962
3. Gong H., Hengfeng Gu, Zeng K., Dilip J.J.S, Pal D., Stucker B. Melt Pool Characterization for Selective Laser Melting of Ti-6Al-4V Pre-alloyed Powder. Solid Freeform Fabrication Symposium, Austin Texas. 2014. Р. 256-267 https://doi.org/10.26153/tsw/15682
4. Dilip J. J. S., Anam M. A., Pal D., Stucker B. A short study on the fabrication of single track deposits in SLM and characterization. Solid Freeform Fabrication 2016: Proceedings of the 26th Annual International. Solid Freeform Fabrication Symposium – An Additive Manufacturing Conference. 2016. Р. 1644-1659.
5. Аджамський С. В., Кононенко Г. А., Подольський Р. В. Обгрунтування технологічних режимів  для формування стабільного одиничного треку  при товщині шару 30 мкм зі сплаву INCONEL 718. Системні технології. 2023. №2(145). Р. 43-52. https://doi.org/10.34185/1562-9945-2-145-2023-05
6. Adjamskiy S., Kononenko G., Podolskyi R., Baduk S. Studying the Influence of Orientation and Layer Thickness on the Physico-Mechanical Properties of Co-Cr-Mo Alloy Manufactured by the SLM Method. Science and Innovation. 2022. № 18(5). Р.85–94. https://doi.org/10.15407/scine18.05.085
7. Adzhamskyy S. V., Kononenko H. A., Podolskyi R. V. Analysis of Structure after Heat Treatment of Inconel 718 Heat-Resistant Alloys Made by SLM-Technology. Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 2021. №7(43). Р. 909–924. https://doi.org/10.15407/mfint.43.07.0909.
8. Kruth J.-P., Leu M.-C., Nakagawa T. Progress in additive manufacturing and rapid prototyping. CIRP Ann.-Manuf. Technol. 1998. №47(2). Р. 525–540.
9. Donachie M. J., Donachie S. J. Superalloys: a technical guide, second edition [Elektronisk resurs]. ASM International. 2002. Р. 409.
10. Deng D. Additively Manufactured Inconel 718: Microstructures and Mechanical Properties. Linköping: Linköping University Electronic Press. 2018. Р. 69.
11. Chen W., Voisin T., Zhang Y., Forien J.-B., Spadaccini C. M., McDowell D.L., Zhu T., Wang Y. M. Microscale residual stresses in additively manufactured stainless steel. Nat Commun. 2019. №10. Р.4338. https://doi.org/10.1038/s41467-019-12265-8
12. Herzog D., Seyda V., Wycisk E., Emmelmann C. Additive manufacturing of metals. Acta Mater. 2016. №117. Р.371–392.
13. Repper J., Link P., Hofmann M., Krempaszky C., Petry W., Werner E. Interphase microstress measurements in IN 718 by cold neutron diffraction. Appl. Phys. A. 2010. №99. Р.65–569. https://doi.org/10.1007/s00339-010-5607-2
14. Clausen B., Lorentzen T., Leffers T. Self-consistent modelling of the plastic deformation of FCC polycrystals and its implications for diffraction measurements of internal stresses. Acta Mater.1998. №46. Р. 3087–3098.
15. Mo F. J., Sun G. G., Li J., Zhang C. S., Wang H., Chen Y., Liu Z., Yang Z. K., Li H. J., Yang Z. L. Recent Progress of Residual Stress Distribution and Structural Evolution in Materials and Components by Neutron Diffraction Measurement at RSND. Quantum Beam Sci. 2018. №2. Р.15.
16. Mercelis P., Kruth J. P. Residual stresses in selective laser sintering and selective laser melting. Rapid Prototyp. J. 2006. №12. Р.254–265.
17. Patterson A. E., Messimer S. L., Farrington P. A. Overhanging Features and the SLM/DMLS Residual Stresses Problem: Review and Future Research Need. Technologies. 2017. №5. Р.15.
18. Schmidt M., Merklein M., Bourell D., Dimitrov D., Hausotte T., Wegener K., Overmeyer L., Vollertsen F., Levy G. N. Laser based additive manufacturing in industry and academia. CIRP Ann.-Manuf. Technol. 2017. №66. Р.561–583.
19. Zheng B., Zhou Y., Smugeresky J. E., Schoenung J. M., Lavernia E. J. Thermal behavior and microstructure evolution during laser deposition with laser-engineered net shaping: Part II. Experimental investigation and discussion. Metall. Mater. Trans. A Phys. Metall. Mater. Sci. 2008. Vol. 39, № 9. Р. 2237–2245.
20. Аджамський С. В., Кононенко Г. А., Подольський Р. В. Вплив параметрів SLM-процесу на формування області кордонів деталей з жароміцного нікелевого сплаву Inconel 718. Космічна наука і технологія. 2021. 27, № 6 (133). С. 105-114. https://doi.org/10.15407/knit2021.06.105
21. Аджамский С. В., Кононенко А. А. Закономерности влияния параметров процесса выборочного лазерного плавления (SLM) на формирование единичного слоя из жаропрочного никелиевого сплава Inconel 718. Лучевые технологии в сварке и обработке материалов. 2019. Вип. 9. C. 5-11.
22. Аджамский С. В., Кононенко А. А., Подольский Р. В. Исследование влияния режимов SLM-процесса на качество в области контура изделий. Матеріали міжнародної науково-технічної конференції «Університетська наука – 2020». 2020. С. 157–158.
23. Кононенко Г. А., Аджамський С. В., Подольський Р. В., Сафронова О. А., Шпак Е. А. Порівняльні дослідження механічнихвластивостей зразків сталі 316L, виготовлених на машині ALFA-150 навідповідність світовим аналогам. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2022. Вип. 36. С. 370-378. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-370-378.
24. Bartlett J. L., Li X. An overview of residual stresses in metal powder bed fusion. Addit. Manuf. 2019. №27. Р.131–149.